【摘要】：潮流能水輪機是潮流能發(fā)電的核心裝置,傳統(tǒng)結構形式的垂直軸水輪機存在著自啟動性能差、獲能效率低等問題。為解決、改善以上問題,有學者發(fā)明了一種新結構形式的潮流能發(fā)電裝置——葉片姿勢可變潮流能水輪機。本文將采用模型實驗的方法對該結構形式的水輪機進行研究。本文以葉片姿勢可變潮流能水輪機水動力性能為研究重點,分析了水輪機結構特點和工作特性,設計搭建了水動力性能實驗平臺,進行了葉片姿勢可變潮流能水輪機水動力性能實驗研究,實驗結果驗證了該種結構形式水輪機的可行性和優(yōu)越性。本文主要研究工作如下:(1)對葉片姿勢可變潮流能水輪機的結構和工作原理進行了分析,理論研究了葉片姿勢可變潮流能水輪機自啟動性、獲能性能、扭矩輸出規(guī)律等水動力性能。初步探討了相關參數對水動力性能的影響。(2)設計了葉片姿勢可變潮流能水輪機實驗樣機,并基于循環(huán)水槽搭建了水輪機水動力性能實驗平臺。實驗樣機整體結構采用水輪機轉子和測量控制系統(tǒng)平行的方式進行布置,充分利用了水下空間,并解決了水下密封問題。實驗樣機加工裝配后,進行了樣機調試,實驗樣機運行良好,滿足實驗要求。(3)開展了葉片姿勢可變潮流能水輪機水動力性能實驗研究。實驗結果表明,葉片姿勢可變潮流能水輪機啟動流速低,啟動扭矩大,自啟動性能良好;水輪機轉子具有獨特的扭矩輸出規(guī)律和葉片運動規(guī)律;導流罩聚能效果明顯,不僅提高了水輪機的獲能效率,還改變了反向流狀態(tài)下轉子扭矩輸出規(guī)律和葉片運動規(guī)律;實驗樣機最佳流量系數約0.4,獲能系數為0.28-0.35。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV136.1
【圖文】：

圖邋１－２邋Ｓａｖｏｎｉｕｓ邋轉子逡逑瑞典Ｓｅａ邋Ｐｏｗｅｒ邋ＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌＡＢ公司根據Ｓａｖｏｎｉｕｓ轉子研制^u發(fā)了邋ＥＸＩＭ水逡逑輪機，如圖１－３所示。ＥＸＩＭ轉子截面為Ｓ型，采用多級轉子串聯的方式，改善逡逑了自啟動性能受轉子位子影響較大和運行中扭矩波動較大的問題。２００３年在逡逑Ｓｈｅｔｌａｎｄ附近海域完成了邋ＥＸＩＭ水輪機的性能測試，結果表明，在２ｍ／ｓ的＾逡逑下其功率達到２ｋＷ［９］。逡逑Ｄｋ？ｃｔ＾Ａ邐１邋Ｊ逡逑ｚ＾ＮｌV/丨一－逡逑＇：＞）邐Ｌ．逡逑圖１－３邋ＥＸＩＭ水輪機逡逑印度理工學院為解決Ｓａｖｏｎｉｕｓ轉子運行過程中扭矩波動較大的問題，將逡逑Ｓａｖｏｎｉｕｓ轉子葉片改成螺旋形葉片，如圖１－４所示。實驗結果表明，螺旋式逡逑Ｓａｖｏｎｉｕｓ轉子在任意轉角位置均能啟動，輸出扭矩較平穩(wěn)，最大獲能效率可達逡逑２０％［丨０］。逡逑３逡逑

圖邋１－５邋Ｄａｖｉｓ邋Ｈｙｄｒｏ邋水輪機逡逑為改善固定偏角式水輪機啟動性能差、獲能效率低的問題，意大利ＩＮＳＥＡＮ逡逑研究所和ＰｏｎｔｅｄｉＡｒｃｈｍｉｍｉｍｅｄｅＳ．ｐ．Ａ公司合作設計了邋Ｋｏｂｏｌｄ水輪機，如圖１－６逡逑所示。Ｋｏｂｏｌｄ水輪機運轉過程中葉片在一定的范圍內可以調節(jié)其偏角，從而改逡逑善自啟動性能，提高獲能效率。Ｋｏｂｏｌｄ水輪機是世界上第一個接入電網的垂直逡逑軸潮流能發(fā)電裝置，發(fā)電設備的總體效率可達２５％［１２，１３］。逡逑４逡逑

煖碰逡逑圖ｌ－６Ｋｏｂｏｌｄ水輪機逡逑１９９８年美國Ｇｏｒｌｏｖ邋Ｈｅｌｉｃａｌ公司推出了邋ＧＨＴ水輪機，如圖１－７所示。該水輪逡逑機葉片為螺旋形并有一定的扭轉角，在運轉中可以充分利用水流對其產生的阻力逡逑和升力，ＧＨＴ水輪機自啟動性能好，運行比較平穩(wěn)，其缺點是葉片旋向單一，逡逑運行過程中產生較大的軸向力［１４’１５］。逡逑ｒｊｎｒ邋＾逡逑圖１－７邋ＧＨＴ水輪機逡逑為改善ＧＨＴ水輪機運轉過程中產生較大軸向力的問題，美國Ｏｃｅａｎ逡逑Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ邋Ｐｏｗｅｒ公司研制了邋ＯＣＧｅｎ［ｌ６Ｖ＿Ｒ輪機，如圖１－８所��？。該水輪機將旋向逡逑相反的兩個轉子同軸布置，從而確保了轉子軸向受力平衡。逡逑５逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2749366